Tương lai của giao thông sạch là xe chạy bằng khí hydrogen

Nhiều ưu điểm so với xe điện

Xu hướng chuyển dịch từ xe chạy bằng nhiên liệu hoá thạch sang xe điện nằm trong lộ trình của hầu hết các quốc gia nhằm mục đích bảo vệ môi trường, giảm phát thải khí nhà kính. Các chuyên gia cũng dự đoán một xu hướng khác sẽ tiếp nối xe điện là dòng xe chạy bằng năng lượng khí hydrogen.

Xe chạy khí hydrogen có nhiều ưu điểm so với xe điện. (Ảnh minh hoạ)

Xe chạy bằng khí hydrogen có nhiều ưu điểm so với xe điện. Bên cạnh thực tế hydro là nguyên tố dồi dào nhất trên cả hành tinh, thì lợi thế so với xe điện là xe chạy hydro có hành trình dài hơn và thời gian nạp nhiên liệu nhanh hơn.

Ngoài ra việc phát triển dòng xe còn giảm đáng kể việc sử dụng những yếu tố cung ứng hạn chế như lithium và nickel - những thành phần vật liệu phải có trong pin xe điện.

Trong bối cảnh hiện nay, các vật liệu lithium và nickel ngày càng trở nên khan hiếm, phần nào hạn chế việc sản xuất hàng loạt xe điện.

Theo dự đoán của nhiều chuyên gia trên thế giới, trong tương lai gần, ô tô và các thiết bị khác sẽ sử dụng năng lượng siêu sạch (Fuel Cells), và đặc biệt là PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cells). Loại này sử dụng khí hydrogen là nhiên liệu.

Có 2 loại khí chính được sử dụng thay thế xăng hay điện cho động cơ. Loại Closed-Cathode PEMFC dùng khí hydrogen tinh khiết (pure hydrogen) và khí oxy tinh khiết (pure oxygen). Loại này hiệu suất rất cao, tuy nhiên lại phải thêm 1 bình khí oxy nữa, chiếm diện tích nên ít được dùng.

Loại khí này chỉ dùng trong những việc quan trọng, cần thiết như tàu ngầm, tàu ngầm không người lái UUV (Unmaned Under Vehicles), do tàu ngầm hoạt động ở dưới nước, việc lấy khí oxy không thể từ không khí được mà phải có một bình khí nén oxygen để cung cấp nhiên liệu.

Loại khí thứ hai là Open- Cathode PEMFC, loại này dùng khí hydrogen là nhiên liệu và khí oxygen lấy từ không khí, thông qua một quạt thổi vào (quạt này có công dụng vừa thổi không khí vào, vừa tản nhiệt).

Loại này hiệu suất thấp, nhưng có ưu điểm là gọn, vì chỉ cần một bình chứa hydrogen (Hydrogen tank), không cần bình oxygen và hiện nay nó được sử dụng cho xe hơi, các thiết bị bay không người lái (UAV-Unmaned Aerial Vehicles), tàu thủy, máy bay...

Hiện nay, các nhà nghiên cứu đã có công thức để chế tạo khí hydrogen từ các nguồn liệu khác nhau, nhưng hiệu quả chưa cao, do đó họ vẫn tiếp tục cải tiến. Hydrogen có thể sản xuất từ nước ngọt, nước biển, dầu mỏ, bùn, các loại biomass, cồn...

Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu thành công về công nghệ sản xuất khí hydrogen và thiết bị điện hóa fuell cells. Tuy nhiên, nó vẫn chưa thịnh hành.

Các nguyên nhân được đưa ra như ô tô loại này hoặc các thiết bị dùng nhiên liệu hydrogen thì cần phải trang bị một bình khí nén, do đó dễ nổ; kích thước cồng kềnh, chiếm diện tích lớn; giá thành hydrogen hơi cao hơn giá nhiên liệu hóa thạch...

Công nghệ hiện tại đang tiếp tục cải tiến làm sao dung tích chứa hydrogen là nhỏ, gọn nhưng thời gian để cung cấp nhiên liệu cho thiết bị là lâu hơn. Theo dự đoán, trong tương lai nguồn năng lượng sạch này sẽ thịnh hành trên thế giới.

Triển vọng phát triển xe chạy khí hydrogen ở Việt Nam

Phát triển hydrogen đã được đề cập đến trong một số chính sách tại Việt Nam. Đơn cử, tại Quyết định số 1658/QĐ-TTg năm 2021 phê duyệt Chiến lược quốc gia về tăng trưởng xanh giai đoạn 2021 - 2030, tầm nhìn 2050 và Quyết định số 888/QĐ-TTg ngày 25/7/2022 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Đề án về những nhiệm vụ, giải pháp triển khai kết quả Hội nghị lần thứ 26 các bên tham gia Công ước khung của Liên Hợp quốc về biến đổi khí hậu.

Tại Nghị quyết số 55-NQ/TW ngày 11/02/2020 của Bộ Chính trị về định hướng Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045, một trong những nhiệm vụ được đặt ra là “Thực hiện nghiên cứu công nghệ, xây dựng một số đề án thử nghiệm sản xuất và khuyến khích sử dụng năng lượng hydro phù hợp với xu thế chung của thế giới”.

Trong Chiến lược quốc gia về tăng trưởng xanh giai đoạn 2021 - 2030, tầm nhìn 2050 cũng khẳng định hydrogen là năng lượng sạch do khi sử dụng chỉ thải ra nước.

Ở Việt Nam, hydrogen hiện được sử dụng trong vai trò nhiên liệu đầu vào cho sản xuất ở các ngành công nghiệp, trong đó được sử dụng nhiều nhất trong lọc dầu, hóa chất, sản xuất phân đạm và gang thép.

Năm 2020, theo đánh giá của Viện Nghiên cứu dầu khí, các nhà máy sản xuất phân đạm sử dụng khoảng 316.000 tấn hydrogen, các nhà máy lọc dầu Dung Quất và Nghi Sơn tiêu thụ lần lượt là 39.000 tấn và 139.000 tấn/năm.

Đáng nói, với mục tiêu giảm phát thải của ngành năng lượng, giao thông vận tải, công nghiệp và các ngành khác vào năm 2050 sẽ hình thành nhu cầu tiêu thụ hydrogen xanh và tạo động lực để phát triển ngành công nghiệp này ở Việt Nam.

Hydrogen xanh dự kiến sẽ sử dụng trong các ngành công nghiệp như dầu khí, hóa chất, công nghiệp sản xuất thép và đặc biệt là giao thông vận tải.

Trong bối cảnh Việt Nam hướng tới nền kinh tế carbon thấp để thực hiện mục tiêu phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050, sản xuất hydrogen xanh nội địa được xem là một trong những giải pháp quan trọng của quá trình chuyển dịch năng lượng.

Các chuyên gia Việt Nam cũng đánh giá, hydrogen xanh được xem là một nguồn nhiên liệu sạch được sản xuất từ công nghệ điện phân nước sử dụng năng lượng tái tạo - sẽ góp phần hướng đến mục tiêu giảm phát thải và phát triển kinh tế.

Tuy nhiên cho đến nay, Việt Nam chưa công bố mục tiêu hoặc kế hoạch cụ thể về việc phát triển hydrogen xanh.

Để tận dụng tiềm năng của hydrogen xanh đến năm 2030, Việt Nam vẫn đang đối mặt với nhiều thách thức như chính sách hiện hành chưa hoàn thiện, cơ sở hạ tầng chưa phát triển đồng bộ và nguồn lực về tài chính, nhân lực và công nghệ.